零、本讲学习目标

1. 掌握条件表达式
2. 掌握各种循环
3. 理解流间变量绑定
4. 掌握yield语句的使用
5. 掌握异常处理语句
6. 了解match语句的使用
7. 理解变量作用域

Scala提供的控制结构并不算多，因为在函数式编程中，可以自己开发出各种功能的控制结构，所以Scala提供的原生控制结构仅仅够用为止。

一、条件表达式

（一）语法格式

if (条件) 值1 else 值2

（二）执行情况

• 条件为真，结果是值1；条件为假，结果是值2。如果if和else的返回结果同为某种类型，那么条件表达式结果也是那种类型，否则就是Any类型

（三）案例演示

任务1、根据输入值的不同进行判断

• 当然也可以在一个表达式中进行多次判断
  
• 可以将上述条件表达式改造成嵌套的选择结构，可读性倒是提高了，但是简洁性降低了
  

任务2、编写Scala程序，判断奇偶性

• 打开Scala项目ScalaDemo2022，创建net.hw.structure包，在包里创建Example01对象
  

package net.hw.structureimport scala.io.StdInobject Example01 {def main(args: Array[String]): Unit = {print("n = ")val n = StdIn.readLine().toIntif (n % 2 == 0) {println(n.toString + "是偶数")} else {println(n.toString + "是奇数")}}
}

• 运行程序，查看结果
  
  

• 利用if结构具有返回值的特性，改写程序
  

• 运行程序，查看结果
  

二、块表达式

（一）语法格式

{语句组}

• 块表达式为包含在符号“{}”中的语句块

（二）执行情况

• 需要注意的是，Scala中的返回值是最后一条语句的执行结果，而不需要像Java一样单独写return关键字。如果表达式中没有执行结果，就返回一个Unit对象，类似Java中的void。

（三）案例演示

• 语句块最后一句的值就是整个块表达式的结果
  
• 语句块最后一句没有执行结果，那么块表达式结果就是Unit
  

三、for循环

（一）单重for循环

1、语法格式

for (变量 <- 集合或数组 (条件)) {语句组
}

2、执行情况

• 表示将集合或数组中的每一个值循环赋给一个变量

3、案例演示

任务1：输出1到10

• 两种方式实现
  
• Range(a, b): 从a到b，不包含b，跟Python里的range函数一样，含头不含尾
• 1 to 10表示将1到10的所有值组成一个集合，且包括10。若不想包括10，则可使用关键字until
  
• 用Java语言完成任务
  
• 用Python语言完成任务
  
• 打印字符直角三角形
  
• 利用map函数产生每行星号构成的向量，然后利用foreach函数循环输出
  
• 利用双重循环与流间变量
  

任务2、遍历字符串，输出每个字符

• 方法一、按索引取字符串的每个字符
  
• 方法二：将字符串看作一个由多个字符组成的集合
  
• 从Scala2.13.0开始，其它类型数据与字符进行+运算，会抛出警告信息
  
• c是Char类型，因此需要调用toString方法，将其转换成字符串，才能与其它字符串连接

任务3、计算 1 + 2 + 3 + … + 100

• 注意sum必须定义为var型变量
  

任务4、输出列表内的偶数

• 采用两种方式来实现
  
• 采用Java语言实现
  
• 采用Python语言实现
  

任务5、输出全部两位素数

for (n <- 10 to 100; if !(n % 2 == 0 || n % 3 == 0 || n % 5 == 0 || n % 7 == 0))print(n.toString + " ")

（二）嵌套for循环

1、语法格式

• 传统格式

for (变量1 <- 集合或数组(条件)）for (变量2 <- 集合或数组(条件)) {语句组}
}

• 特有格式

for (变量1 <- 集合或数组; 变量2 <- 集合或数组 (条件)) {语句组
}

2、案例演示

任务1、打印九九表

方法一、采用双重循环来实现

• 在项目ScalaDemo2022里创建Example02对象
  

package net.hw.structure/*** 功能：双重循环打印九九表* 作者：华卫* 日期：2022年3月6日*/
object Example02 {def main(args: Array[String]): Unit = {for (i <- 1 to 9) {for (j <- 1 to i)print(i.toString + "×" + j + "=" + (i * j) + "\t")println()}}
}

• 运行程序，查看结果
  

方法二、采用单重循环来实现

• 在项目ScalaDemo2022里创建Example03对象
  

package net.hw.structure/*** 功能：单重循环打印九九表* 作者：华卫* 日期：2022年3月6日*/
object Example03 {def main(args: Array[String]): Unit = {for (i <- 1 to 9; j <- 1 to i) {print(i.toString + "×" + j + "=" + (i * j) + "\t")if (i == j) println()}}
}

• 运行程序，查看结果
  

方法三、采用单重循环与流间变量绑定来实现

• 在项目ScalaDemo2022里创建Example04对象
• 在for循环头里sep = if (i == j) "\r\n" else "\t"就是流间变量绑定
  

package net.hw.structure/*** 功能：单重循环与流间变量绑定打印九九表* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example04 {def main(args: Array[String]): Unit = {for (i <- 1 to 9; j <- 1 to i; sep = if (i == j) "\r\n" else "\t")print(i.toString + "×" + j + "=" + (i * j) + sep)}
}

• 运行程序，查看结果
  

方法四、采用单重循环、流间变量与yield来实现

• for循环语句本身的返回值是Unit类型，无论在循环体中返回什么都是无效的，最终得到的都是Unit的值，但是可以在循环中的循环条件和循环体之间加上yield关键字，那么就可以将循环体产生的返回值组成数组进行返回。
• 在项目ScalaDemo2022里创建Example05对象
  

package net.hw.structure/*** 功能：采用单重循环、流间变量与yield打印九九表* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example05 {def main(args: Array[String]): Unit = {val list = for (i <- 1 to 9; j <- 1 to i; sep = if (i == j) "\r\n" else "\t")yield i.toString + "×" + j + "=" + (i * j) + sepfor (x <- list) print(x)}
}

• 运行程序，查看结果
  

任务2、去掉对角线

• 一个三阶方阵，单元格的值是行号与列号的乘积，去掉对角线，输出剩余元素
  
• 方法一、传统双重循环
  
• 方法二、特有双重循环
  

课堂练习：编程求解百钱买百鸡问题

• 我国古代数学家张丘建在《算经》一书中曾提出过著名的“百钱买百鸡”问题，该问题叙述如下：鸡翁一，值钱五；鸡母一，值钱三；鸡雏三，值钱一；百钱买百鸡，则翁、母、雏各几何？
• 翻译过来，意思是公鸡一个五块钱，母鸡一个三块钱，小鸡三个一块钱，现在要用一百块钱买一百只鸡，问公鸡、母鸡、小鸡各多少只？
  {cock+hen+chick=100(1)cock×5+hen×3+chick3=100(2)\begin{cases} cock + hen + chick = 100 &(1) \\ cock \times 5 + hen \times 3 + \displaystyle \frac{chick}{3}= 100 & (2)\\ \end{cases}⎩⎨⎧​cock+hen+chick=100cock×5+hen×3+3chick​=100​(1)(2)​

四、条件循环

（一）while循环

1、语法格式

• Scala的while循环与Java类似

while(条件) {   循环体
}

2、案例演示

任务1、计算1+ 2 + 3 + … + 100

• 注意：sum必须是变量
  
• 采用函数式风格来写代码，递归函数来实现求和，注意：此处sum是常量
  

任务2、打印全部水仙花数

• 所谓水仙花数，是指等于其各位数字立方和的三位数。

\qquad153=13+53+33153=1^3+5^3+3^3153=13+53+33
\qquad370=33+73+03370=3^3+7^3+0^3370=33+73+03
\qquad371=33+73+13371=3^3+7^3+1^3371=33+73+13
\qquad407=43+03+73407=4^3+0^3+7^3407=43+03+73

• 对于[100, 999]范围的每个数n，我们要去判断它是否等于其各位数字的立方和，这里的难点或关键在于如何分解一个三位数，得到它的每位数字。

• 假设我们已经把三位数n分解成百位数p3，十位数p2，个位数p1，
  这样我们的筛选条件就可以写出来：n == p3 * p3 * p3 + p2 * p2 * p2 + p1 * p1 * p1。

• 如何拆分一个三位数n呢？

• 首先求n的个位数：n % 10
  然后要将三位数变成两位数：n = n / 10;
  对于新的两位数n，又求它的个位数：n % 10
  然后要将两位数变成一位数：n = n / 10;

• 也就是说我们可以交替使用求余和整除运算将一个三位数拆分，得到它的个位数、十位数和百位数。当然这个分解方法可以推广到任何多位数的拆分。

• 在net.hw.structure包里创建Example06对象
  

package net.hw.structure/*** 功能：打印水仙花数* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example06 {def main(args: Array[String]): Unit = {for (n <- 100 to 999) {val p1 = n % 10     // 个位数val p2 = n / 10 % 10 // 十位数val p3 = n / 100     // 百位数if (n == p1 * p1 * p1 + p2 * p2 * p2 + p3 * p3 * p3)println(n.toString + " = " + p3 + "^3 + " + p2 + "^3 + " + p1 + "^3")}}
}

• 运行程序，查看结果
  

（二）do while循环

• 与Java语言一样，do while循环与while循环类似，但是do while循环会确保至少执行一次循环。

1、语法格式

do {循环体
} while(条件)

2、案例演示

任务：计算1+ 2 + 3 + … + 100

五、异常处理

（一）异常处理概述

• Scala中继承了Java的异常机制，提供了程序中产生意外情况时处理的机制，抛出异常的过程和Java中基本一致，通过throw关键字进行：throw XxxException()，一旦抛出可以当场捕获处理或接着向上抛，捕获异常是通过 try-catch-finally来实现的。

（二）案例演示

任务：演示try-catch-finally

• try-catch是有返回值的：如果没有异常就是try语句的返回值，如果有异常就是catch语句的返回值。注意不会是finally的返回值，finally即使有返回值，也会被抛弃，这点和Java是不同的。
• 在net.hw.structure包里创建Example07对象
  

package net.hw.structureimport java.io.IOException/*** 功能：演示异常处理* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example07 {def main(args: Array[String]): Unit = {var message = ""val result = try {mx()"恭喜，程序执行正常！"} catch {case e: NullPointerException => "空指针异常"case e: IOException => "呵呵，I/O异常~"case e: Exception => "管它呢，反正是异常~"} finally {message = "程序到此为止！""无论是否有异常，都会执行finally里的语句~"}println(result)println(message)}def mx(): Unit = {throw new RuntimeException("随便抛出一个异常~")}
}

• 执行程序，查看结果（此时有异常，result取的是catch里的返回值 - 管它呢，反正是异常~，finally语句块执行了的，因此message可以打印出来 - 程序到此为止！）
  

• 注释掉mx()方法里的语句
  

• 执行程序，查看结果（此时有异常，result取的是try里的返回值 - 恭喜，程序执行正常！）
  

• 在Scala里，finally的返回值不会覆盖try和catch的返回值，这一点跟Java不同。
  

• 运行程序，查看结果（此时运行test()方法，调用mx()方法抛出异常，执行catch语句块，返回异常~，但是要被finally语句块的返回值停止！覆盖，因此最终输出的就是停止！）
  

• 我们把mx()方法里的抛出异常的语句注释掉，此时程序正常运行，但是test()方法的返回值不会是正常~，还是会被finally语句块的返回值覆盖，成为停止！
  

六、match结构

（一）语法格式

变量 match {case 值1 => 表达式1或语句1case 值2 => 表达式2或语句2case 值3 => 表达式3或语句3……case _ => 表达式n或语句n}

• Scala中的match类似于其他语言的switch。与Java不同的是，match语句可以应用在任何类型量或表达式上，另外不需要调用break语句，match默认执行完一个case后直接跳出match结构。注意，match是具有返回值的，就是被选到的case的值。

（二）案例演示

任务：给城市下评语

• 在net.hw.structure包里创建Example08对象
  

package net.hw.structureimport scala.io.StdIn/*** 功能：演示match语句* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example08 {def main(args: Array[String]): Unit = {print("输入城市：")val city = StdIn.readLine();val comment = city match {case "北京" => "伟大的首都"case "上海" => "神奇的魔都"case "泸州" => "醉人的酒城"case _ => "一般的城市"}print(city + ": " + comment)}
}

• 运行程序，查看结果
  
  

七、变量作用域

（一）Java变量作用域

• Java中根据不同大括号区分变量作用范围，不允许有叠加，外部看不到内部，内部能看到外部。

1、内部能访问外部

2、外部不能看内部

（二）Scala变量作用域

• Scala中根据不同大括号区分变量作用范围，不允许有叠加，外部看不到内部，内部看不到外部。

1、内部不能访问外部

• 在net.hw.structure包创建Example09对象
  

2、外部不能访问内部

• 在net.hw.structure包创建Example10对象
  

八、补充案例

任务：评定成绩等级

1、编写符合函数式编程风格的Sala程序

• 在net.hw.structure包里创建Example11对象
  

package net.hw.structureimport scala.io.StdIn/*** 功能：判定成绩等级（函数式风格）* 作者：华卫* 日期：2022年03月06日*/
object Example11 {def main(args: Array[String]): Unit = {print("score = ")val score = StdIn.readLine().toIntval comment = if (score > 100) {"超出范围"} else if (score >= 90) {"优秀"} else if (score >= 80) {"良好"} else if (score >= 70) {"中等"} else if (score >= 60) {"及格"} else if (score >= 0) {"不及格"} else {"超出范围"}println("评语：" + comment)}
}

• 运行程序，查看结果
  

2、函数式风格的程序有几个特点

• if结构像函数一样有返回值
• if结构里除了传入参数score之外，没有别的变量。
  -if结构里没有与外界交流，比如输入或输出或网络连接或读取文件之类。
• 函数式编程是为了处理计算，不考虑系统的读写（I/O）。
• 函数式编程强调没有副作用（指的是函数内部与外部互动，产生运算以外的其它结果）。函数要求独立，只返回一个值，没有其它行为，尤其不能修改外部变量的值。

3、非函数式风格的程序

• 看看下面这个程序 - Example12
  

• 虽然处理结果跟上面那个程序一样，但是并不符合函数式编程风格。因为if结构有副作用，修改了if结构之外的变量comment的值。

• 再看看下面这个程序 - Example13
  

• 不符合函数式编程风格。因为if结构有副作用，有写操作。

​

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